JPS58147017A - 直流電流検出装置 - Google Patents

直流電流検出装置

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JPS58147017A
JPS58147017A JP57029627A JP2962782A JPS58147017A JP S58147017 A JPS58147017 A JP S58147017A JP 57029627 A JP57029627 A JP 57029627A JP 2962782 A JP2962782 A JP 2962782A JP S58147017 A JPS58147017 A JP S58147017A
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current
amorphous magnetic
magnetic
magnetic field
coils
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JP57029627A
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Kaneo Mori
佳年雄 毛利
Takeshi Nakane
中根 武司
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Aisin Corp
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Aisin Seiki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直流電流検出装置に関し、特に被測定回路に検
出端を挿入する二となく直流電流を検出する非接触型の
直流電流検出装置に関する。
二の種の電流検出装置としては直流変流器(DCCT)
が知られている。一般に直流変流器においては第1図に
示すように2つの環状コアa、bに被測定線jIcを通
し、コアa、bに巻回した電気コイルd、eに交流電源
fと電流計gを接続して電流計gの指示値から被測定電
流を求めるようになっている。しかし、二の種の直流変
流器ではコアの磁気抵抗を小さくしなけれLtならなt
まため、コアにギャップを設けることができず、測定の
度に被測定線路を切離してコ月二線路を通すか、又はコ
アを特殊な構造にして磁路の一部を開閉しうるようにし
なければならなし1と警1う不都合がある。
二のような不都合はホール素子を使用した直流変流器で
番よ解消されてヅが・それにおパ1は感度の直線性が悪
い、使用可能な温度範囲が狭0.高価である等の難点が
ある。
本発明の第1の目的は被測定線路を切離す二となく検出
端を結合しうる直流電流検出装置を提供する二とであり
、第2の目的番±汎用性が高く測定精度の高い直流電流
検出装置を提供することである・ 上記目的を達成するために本発明にお−1て4±歪を与
えたアモーファス磁性体をコアとして用L%、そのコア
の形状を一部が開塾また環状とする。なお本発明でいう
環状は方形状等も含むものとする。そして本発明の1つ
の態様におり1て&よ、コア番二巻回した電気コイルに
三角波等の交流電流を流して、コアの磁束密度が2値的
に変化するときに生ずるライ−ガントパルスの発生タイ
ミングを検出して被測定線路を流れる電流によって生ず
る磁界を測定する。また本発明のもう1つの態様にお〜
寓ては、コアに巻回した電気コイルを含むロイヤー発振
回路を構成し、その回路の2つの状態にお塾1てそれぞ
れ流れる回路電流の差に対応する信号を得て、被測定線
路を流れる電流によって生ずる磁界を測定する。
第2図は3種類の磁性材料のヒステリシスル−プを対比
して示すグラブである。第2IIの横軸it礁界ノ強さ
H(Os)(エルステッド)縦軸は磁束密度B (Te
sla)(テスラ: =Wb/ff1)である。
試料Aは東北金属(株)製のノ(−マロイTMC−■、
試料Bはアライドケミカル社製のアモーブアス2826
MB、試料Cは試料Bと同一のものをひねって所定の歪
を与えたものである。第211を参照す、と試料Cf)
P:1.5’U、7.JLt−プは極。ア方形に近く、
試料Cの磁束密度度Bは飽和磁束密度子Bgおよび−B
sの二値の1%ずれかに安定する二とがわかる。アモー
ファス磁性体は磁歪効果が大きく、所定の歪を与えるこ
とにより試料Cのような磁気特性となる0本発明におい
てはその二値的な磁気特性を利用して被測定線路からJ
l生する磁束を検出する。第21Iを参照すると試料C
の磁束密度の二値的変化は±0.015 (<) e、
)程度で生ずるので、このような歪を与えたアモーファ
ス磁性体を用いる本発明においては、儀かな電流でも検
出でき、また二のア、モーファス磁性体をコアとする発
振回踏は消費電力を小さくしうる。
以下図面を参照して本発明の実゛施例を説明する。
第3a図は一実施例の構成を示す回路図である。
第3a図にお、いて10はロイヤー発振回路、20は積
分回路、30は比較回踏、40は平滑回路であり、ロイ
ヤー発振回1110と積分面@20を組合せて三角波発
振回路を構成しである。1は被測定線路であり直流電流
工が流れている。、被測定線路1は文字C形状の検出端
2に通してあり検出端2と磁気的に結合しうるようにし
である。検出端2は被測定線illの方向に所定の間隔
をおいて配置された2つの部分2a、2bで構成されて
し\る。
3.4は磁気双安定素子であり、それぞれ番;2つの電
気コイル5,6および7,8が巻回されてしλる。第3
b図に磁気双安定索子3,4の具体的な構成を示す。第
3b図を参照して説明する。9番よ文字C形状に形成し
たアルミニウムの枠である。
11はアモーブアス磁性体であり、所定回数捩ったもの
を枠9の外周に沿わせて弧状に曲げ、支持部材12で枠
9に固着しである。再び第3a図を参照して説明する。
ロイヤー発振回ill CN±2巻線タイプのも°ので
あるがその電気コイル13,14を巻回するコアには磁
気双安定素子3,4と同様に所定回数捩ったアモーファ
ス磁性体(FeO,5sCro、o2)sl (SLB
)soを用−1でいる。積分面@20は演算4幅器を用
4%で構成した周知の回路である。電気コイル5と7は
それぞれ磁気双安定索子3,4に対して互t1に逆方向
の磁界を生ずるように接続しである。比較口1I30は
演算増幅器を用いて構成してあり、帰還抵抗Rfを設け
てヒステリシスを持たせである。
第3c図は実施例の装置の動作を示すタイムチャートで
ある。第3a図および第3c図を参照して動作を説明す
る。ロイヤー発振回路1oは常時1a振しており電気コ
イル16には方形波電圧が発生する。その電圧を積分回
踏20に通すと、方形波電圧が、正の半周期では電圧が
時間tに比例して上昇し、方形波電圧が負の半周期では
電圧が時間tに比例して下降する三角波信号が得られる
。その信号によって電気コイル5および6に流れる電流
により磁気双安定素子3および4に印加される磁界HO
は第3cillに示すように互いに位相が180度ずれ
た三角波状となる。磁気双安定素子3および4は第2図
に示す試料Cと同様な角形のB−H特性を有し、磁界H
が所定の値十Ha又は−H3を横ぎるときに磁束密度が
−BBから十Bs又4*+Bsから−Bsに一気に変化
するが、この際に波高値が一定のライ−ガントパルス(
el、C2)を発生する。被測定線1lIlに流れる電
流!がOのとき、磁気双安定素子3および4に印加され
る磁界HはHOのみであり、電気コイル6および8には
同じタイミングで極性が互いに逆のライ−ガントパルス
が現われる。直流電流工が被測定線jIlを流れるとき
、それによって生ずる磁界Hiが磁気双安定素子3,4
に印加され、それらに印加される磁界Hは電流工が0の
ときに比べてHiだけ変わる。そして磁界Hiが正の場
合には第3C図に示すような正側に増大する磁界Hに対
して発生讐る正極性のライ−ガントパルスの発生がHi
に対応するΔTの期間だけ早くなり、負側に増大する磁
界Hに対して発生する負極性のライ−ガントパルスの発
生がΔTの期間だけ遅くなる。電気コイル6および8に
生ずる電圧e1およびC2は加算されて比較回路3oに
印加される。比較回@30は、正極性のライ−ガントパ
ルスが入力されると出力を高レベルHに反転し、負極性
のパルスが入力されると出力を低レベルLに反転する。
磁界Hiが存在するとき、その大きさに応じてΔTを生
じ、半周期毎に2ΔTに対応する期間T1だけ比較回1
130の出力がHとなる。電気コイル5.7に流す電流
が三角波なので、期間T1は磁界Hiすなわち被測定電
流Iに比例する。したがって比較回@30の出力信号を
平滑した直流電圧は被測定電流Iに比例する。
なお、上記実施例においては比較回j130の出方電圧
を平滑するように構成したが、カウンタを用いて期間T
1を測定すれば更に高精度で電流工を測定しうる。
第4a図にもう1つの実施例の回路構成を示し、第4b
図にその検出端の構成を示す。第4a図および第4b図
を参照して説明する。この実施例においては1つの磁気
双安定素子19を用いて検出端を構成しである。磁気双
安定素子19は前記実施例の3,4と同一の構成にして
あり、それをコアとして巻数の同じ2つの電気コイル1
7.18を巻回しである。二の検出端を用いて構成した
ロイヤー発振回路が第4aillの回路である5Trl
Tr2はスイッチング用のトランジスタ、VRはバラン
ス調整用の可変抵抗器、C1は平滑用のコンデンサであ
る。
第4a図、第4b図、第4c図および第4d図を参照し
て動作を説明する。アモーファス磁性体11に外部磁界
を印加しないとき電気コイル17゜18に流れる電流で
発生する磁界によって、アモーファス磁性体11の磁束
密度Bは前記第2図に示すように十Bgと−Bgのいず
れかに変化し、トランジスタTri、Tr2が交互にオ
ン、オフを繰り返す、このときTriを流れるコレクタ
(又はエミッタ)電流telとTr2を流れるコレクタ
(又はエミッタ)電流ic2の最大値が等しくなるよう
に可変抵抗器を調整すると、出力端の電位はOvになる
。アモーファス磁性体11に外部磁界Hiを印加すると
、第4d図に示すようにアモーファス磁性体11の磁束
密度を変化させるのに要する磁界の大きさ+H1と−H
1の絶体値が異なった値になる。ロイヤー発振回路は周
知のように磁性体コアが飽和磁束密度に達したところで
状態か反転して発振する。磁界十H1を発生させる電流
はTriのコレクタ電流telであり、磁界−Hlを発
生させる電流はT r 2のコレクタ電流ic2である
ので、被測定棟路に流れる電流工により磁界Hiが検出
端に印加されると、Hiの大きさに応じてtelが増大
(又は減少)L、、ic2が減少(又は増大)する、出
力電圧Edcは、tel−ic2に応じた電圧を平滑し
た直流電圧であり、第4e図に示すように被測定電流I
に比例する。なお二の実施例によれば直流電流に限らず
交流電流も測定可能である。
第5図はひねりを与えたアモーファス磁性体の跳躍磁界
Hsを組成の異なる3つのものについて温度を測定した
グラブであるが第5図を参照するとのアモごファス磁性
体は広い温度範囲にわたってHsが非常に安定しており
、そのアモーファス磁性体を用いて電流検出装置を構成
すれば、温度変化の影響を受けずに高精度で電流を検出
しうろことがわかる。 以上の実施例においては捩る二
とによってアモーファス磁性体に歪を与えた態様番二つ
いて説明したが、捩らなくても磁気双安定素子を構成し
うる。その−例を説明する。第6図に示すようにアモー
ファス磁性体をトロイダル巻き番こしてこれを所定の温
度でアニールすると、この巻いた状態でアモーファス磁
性体に加わる応力がゼロになる。そのアニール処理した
アモーファス磁性体を直線状に引きのばすとそのアモー
ファス磁性体には張力のかかった層と圧縮力のかかった
層が厚み方向に生じる。張力のかかった層では磁化容易
軸は磁性体の幅方向に揃い、圧縮力のかかった層では磁
化容易軸は磁性体の長さ方向に揃う。
二のようにして歪を与えたアモーファス磁性体は。
ひねりを与えた場合と同様に磁歪効果を生じ、前記第2
図の試料Cと同様に方形状のB−H特性となる。なお実
施例においては検出端を文字C形状としたが角ばった形
状としてもよい。
以上のとおり本発明によれば検出端の一部が開いている
ので被測定線路に検出端を磁気結合するのが容易であり
検出端の構造を複雑にする必要がない。また本発明で用
いる磁性体はB−H特性が理想的な角形になるため高精
度で電流を検出しうる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例を示す斜視図、第2図は3種類の磁性体
のB−H特性を示すグラフ、第3a図は一実施例の回路
構成を示す回路図、第3b図は磁気双安定素子の構成を
示す正面図、第3c図は実施例の動作を示すタイムチャ
ートである。第4a図はもう1つの実施例を示す回路図
、第4b図は検出端を示す斜視図、第4c図は実施例の
動作を示すタイムチャート、第4d図は実施例の動作を
示す磁気双安定素子のB−H特性のグラフ、第4e図は
実施例の検出特性を示すグラフである。第5図はアモー
ファス磁性体の跳躍磁界Hsと温度Tの関係を示すグラ
フ、第6図はアモーファス磁性体をトロイダル状に巻い
た状態を示す斜視図である。 l:被測定線@    2:検出端 3.4,19:磁気双安定素子 5.6.7,8,13,14,16,17,1:電気コ
イル9:枠       10:発振回路 11:アモーファス磁性体 12:支持部材15:コア
        20積分回路30:比較回踏    
  4o平滑回路Opl、OP2:演算増幅器 市4c図 第4d図       第4e図 第5図 劉61図 1

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)長さ方向2幅方向および厚み方向の少なくとも1
    つの方向に歪を付加され、一部が開いた環状に形成され
    た。アモーファス磁性体コア;アモーファス磁性体コア
    に巻回された少なくとも2つの電気コイル;および アモーファス磁性体コアに巻回された電気コイルの少な
    くとも1つに電流を流す励磁手段;を備える直流電流検
    出装置。
  2. (2)長i方向、*方向および厚み方向の少なくとも1
    つの方向に歪を付加され、一部が開いた環状に形成され
    、所定以上の間隔をあけて配置された2つのアモーファ
    ス磁性体コア; 一方のアモーファス磁性体コアに巻回した2つの電気コ
    イル; 他方のアモーファス磁性体コアに巻回した2つの電気コ
    イル;および 2つのアモーファス磁性体に互いに逆方向の磁界を発生
    する電流を電気コイルに流す発振器;を備える前記特許
    請求の範囲第(1)項記載の直流電流検出装置。
  3. (3)発振量を三角波もしくは1書状波を発生する回路
    構成とした。前記特許請求の範囲第(2)項記載の直流
    電流検出装置。
  4. (4)励磁手段をロイヤーJi振回踏とした、前記特許
    請求の範囲第(1)項記載の直流電流検出装置。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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